ANSYS 电磁兼容(EMC)之基础知识
发布者:cadit 发布时间:2017-06-16 阅读:85 次

一、概述

电磁兼容(EMC)是一门新兴的综合性学科,其研究的主要问题是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作,互不干扰,达到兼容状态。随着产品均向着高频化、微型化、集成化的方向发展,电磁兼容问题愈来愈多,愈来愈明显,也愈来愈成为产品前期设计不可忽视的环节。电磁兼容覆盖整个电磁频段,早期EMC概念主要是低频或工频频段,而随着高频化发展,目前常用的EMC标准已是40GHz频段,基于此早期采用的电路概念也必须代之于电磁场概念。尤其是涉及到电磁辐射方面,则只能采用电磁场和电磁波的概念方能解释和分析。 

为了更好地规范电磁兼容,国际上已经制定了一系列标准和限制,包含通用国标标准、行业标准、军用标准等。在我国,主要有国家标准(GB)、国家军用标准(GJB)两大类电磁兼容标准。目前整个EMC标准,无论国际还是国内,均滞后于实际使用的需要,不单是频段上,更重要的是在概念上需要充实和改善,电磁兼容是一个对电磁场和电磁波知识以及实践经验要求非常强的领域,而目前国内从事EMC工作的工程师绝大部分均是电子线路专业背景,这对于复杂高性能的模块化设计,不利于找到EMC的机理并找到有效的解决方案,本期先介绍电磁兼容的基本概念,后续我们将会推出MC在实际应用中的相关案例。

二、电磁骚扰与电磁干扰

电磁骚扰是指任何可能引起设备性能降低或对有生命物质产生损害作用的电磁现象。由机电或其他认为装置产生的电磁骚扰,称为人为骚扰;来源于自然现象的电磁骚扰,称为自然骚扰。

电磁干扰则是指由电磁骚扰引起的设备或传输通道性能的下降。所以骚扰和干扰的含义是不同的。从概念上讲,骚扰是一种电磁能量,干扰是骚扰产生的结果或后果。

三、电磁兼容性

电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级,就称为设备对电磁骚扰敏感。如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关系和共存的条件,这就是电磁兼容性技术。

四、电磁兼容常用名词术语

为了描述电磁骚扰与电磁兼容性,需要引入许多名词术语,参考GB/T 17624.1 1998引入部分专业术语如下:

辐射发射RE:通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。
传导发射CE: 沿电源或信号线传输的电磁发射。
辐射敏感度RS: 对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。
传导敏感度CS: 当引起设备性能降级时,对从传导方式引入的骚扰信号电压或电流的度量。
电磁敏感性EMS: 设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程度,即设备对周围电磁环境敏感程度的度量,电磁敏感意味着电磁环境已经造成设备性能的降低。

五、电磁干扰三要素

电磁骚扰源: 指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象。
耦合路径: 指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上,并使该设备产生响应的媒介。
敏感设备: 指对电磁骚扰产生响应的设备。

六、电磁兼容研究的主要内容

电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰三要素进行的,即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。

骚扰源的研究包括其发生的机理、时域和频域的定量描述,以便从源端来抑制干扰的发射,通常采用滤波技术来限制骚扰源的频谱宽度和幅值。骚扰的耦合通道有二条:通过空间辐射和导线传导。辐射发射主要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电磁耦合。

通常采用屏蔽技术来阻断骚扰的辐射。传导发射讨论骚扰沿导线传输的影响。通常传导发射通过公共地线、公共电源线和互联线而实现。除此之外,电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术、分析预测与测量技术。


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